2024年的諾貝爾獎(jiǎng)將人工智能(AI)推向了一個(gè)新的高潮。物理學(xué)獎(jiǎng)和化學(xué)獎(jiǎng)的獲得者都在人工智能領(lǐng)域做出了開(kāi)創(chuàng)性的貢獻(xiàn)。約翰·霍普菲爾德和杰弗里·辛頓因在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器學(xué)習(xí)方面的奠基性工作而獲得物理學(xué)獎(jiǎng)。
而在化學(xué)獎(jiǎng)方面,一半的獎(jiǎng)項(xiàng)授予了大衛(wèi)·貝克,以表彰其在計(jì)算蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)方面的貢獻(xiàn),另一半則授予了丹米斯·哈薩比斯和約翰·喬普,以表彰他們?cè)诘鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方面的成就。這些成就不僅展示了AI在基礎(chǔ)科學(xué)研究中的巨大潛力,也預(yù)示著AI技術(shù)將如何更深入地融入人類生活和科學(xué)研究的各個(gè)方面。
AI與植物表型
水稻穗葉語(yǔ)義分割與表型參數(shù)提取
麥穗實(shí)例分割
例如,慧諾瑞德公司的高通量植物表型平臺(tái)TraitDiscover,結(jié)合了先進(jìn)的視覺(jué)成像、大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù),實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)、高通量的植物表型測(cè)量。通過(guò)結(jié)合深度學(xué)習(xí)模型,如PhenoMG-YOLO和PhenoEL-Net,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)植物目標(biāo)的高效檢測(cè)和語(yǔ)義分割,從而精確提取前景和穗葉等關(guān)鍵特征。
基于目標(biāo)檢測(cè)的種子/果蔬計(jì)數(shù)與表型參數(shù)提取
此外,慧諾瑞德公司于今年1月份推出的開(kāi)源表型小程序OpenPheno,集合了多種植物表型檢測(cè)算法,已發(fā)布了多個(gè)功能模塊,包括籽?挤N、麥穗檢測(cè)、穗葉夾角檢測(cè)、麥穗考種、冠層測(cè)量、番茄考種等。這些模塊結(jié)合了機(jī)器視覺(jué)和人工智能技術(shù),如改進(jìn)的YOLOv8模型等,用于植物目標(biāo)檢測(cè)和語(yǔ)義分割,精確提取籽粒、果蔬前景、穗葉等關(guān)鍵特征,從而實(shí)現(xiàn)麥穗檢測(cè)、穗葉夾角計(jì)算和果蔬的形態(tài)參數(shù)獲取。
AI在植物表型研究中的應(yīng)用,不僅提高了數(shù)據(jù)收集和分析的效率,還促進(jìn)了數(shù)據(jù)收集和管理的現(xiàn)場(chǎng)表型分析軟件和工具的開(kāi)發(fā)。這些工具支持社區(qū)驅(qū)動(dòng)的研究和數(shù)據(jù)共享,為植物表型研究提供了大量的數(shù)據(jù)支持。然而,深度學(xué)習(xí)在植物表型研究中的應(yīng)用,也面臨著一些挑戰(zhàn),如算法的解釋性、模型的泛化能力以及對(duì)大量標(biāo)注數(shù)據(jù)的依賴等。